In situ healing of dendrites in a potassium metal battery

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作者
Prateek Hundekar,Swastik Basu,Xiulin Fan,Lu Li,Anthony Yoshimura,Tushar Gupta,Varun Sarbada,Aniruddha S. Lakhnot,Rishabh Jain,Shankar Narayanan,Yunfeng Shi,Chunsheng Wang,Nikhil Koratkar
出处
期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America [National Academy of Sciences]
卷期号:117 (11): 5588-5594 被引量:102
标识
DOI:10.1073/pnas.1915470117
摘要

The use of potassium (K) metal anodes could result in high-performance K-ion batteries that offer a sustainable and low-cost alternative to lithium (Li)-ion technology. However, formation of dendrites on such K-metal surfaces is inevitable, which prevents their utilization. Here, we report that K dendrites can be healed in situ in a K-metal battery. The healing is triggered by current-controlled, self-heating at the electrolyte/dendrite interface, which causes migration of surface atoms away from the dendrite tips, thereby smoothening the dendritic surface. We discover that this process is strikingly more efficient for K as compared to Li metal. We show that the reason for this is the far greater mobility of surface atoms in K relative to Li metal, which enables dendrite healing to take place at an order-of-magnitude lower current density. We demonstrate that the K-metal anode can be coupled with a potassium cobalt oxide cathode to achieve dendrite healing in a practical full-cell device.
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